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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 光子晶體光纖模式特性研究
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- PCF具有巨大的研究前景和經(jīng)濟(jì)效益。本文就是在這種背景下開展研究的。通過比較選用有限元分析法，并通過模場(chǎng)分析驗(yàn)證其可行性，并得到PCF的一些特性的決定因素，有著十分重要的意義，可應(yīng)用到通信、航空、生物、軍事、醫(yī)藥、環(huán)境等科技領(lǐng)域。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文闡述了PCF提出以及目前發(fā)展和展望，通過比較幾種數(shù)值分析方法的優(yōu)劣，選擇了有限元分析法。利用有限元法對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖進(jìn)行了模擬,取得了較為精確的解，為實(shí)驗(yàn)研究做好了理論上的準(zhǔn)備。 特別是利用矢量有限元法分析二維微結(jié)構(gòu)光纖中光場(chǎng)分布,簡(jiǎn)單而又行之有效。然后建立了模場(chǎng)進(jìn)行分析，得出的結(jié)果驗(yàn)證了有限元法精確性以及可行性，具有深遠(yuǎn)的意義。 在模場(chǎng)分析中，通過改變邊界條件，總結(jié)出PCF的一些特性的決定因素，這在實(shí)際應(yīng)用中有著十分重要的價(jià)值，通過一些變量的改變，能夠得到所需的PCF。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 光子晶體光纖的研究作為前沿科技，具有廣泛的應(yīng)用前景，得到科學(xué)界極大的關(guān)注。本論文就是通過對(duì)光子晶體光纖模式特性研究，來得到PCF特性的一些決定因素，這在實(shí)際應(yīng)用中有著十分重要的價(jià)值。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本文通過比較PCF幾種數(shù)值分析方法，選擇了有限元分析法對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖進(jìn)行了模擬,為實(shí)驗(yàn)研究做好了理論上的準(zhǔn)備。并用矢量有限元法分析二維微結(jié)構(gòu)光纖中光場(chǎng)分布,然后建立了模場(chǎng)進(jìn)行分析，得出的結(jié)果驗(yàn)證了有限元法精確性以及可行性。 在模場(chǎng)分析中，通過改變邊界條件，總結(jié)出PCF的一些特性的決定因素，這在實(shí)際應(yīng)用中有著十分重要的價(jià)值，通過一些變量的改變，能夠得到所需的PCF。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 光子晶體光纖應(yīng)用預(yù)期可涉及到通信、航空、生物、軍事、醫(yī)藥、環(huán)境等科技領(lǐng)域。通過本課題研究，建立了模場(chǎng)進(jìn)行分析，得出的結(jié)果驗(yàn)證了有限元法精確性以及可行性，具有深遠(yuǎn)的意義。在模場(chǎng)分析中，通過改變邊界條件，總結(jié)出PCF的一些特性的決定因素，這在實(shí)際應(yīng)用中有著十分重要的價(jià)值，通過一些變量的改變，能夠得到所需的PCF?？梢詫⒗碚搼?yīng)用到設(shè)計(jì)實(shí)際所需光子晶體光纖中。應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 利用有限元法對(duì)PCF進(jìn)行經(jīng)過簡(jiǎn)化的矢量波動(dòng)方程模擬計(jì)算,獲得了所需要的模場(chǎng)分布、有效折射率、色散等參數(shù),并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相參照驗(yàn)證了這種方法的準(zhǔn)確性和精度。與其他方法相比具有更快的計(jì)算速度,計(jì)算所得到的結(jié)果對(duì)將來設(shè)計(jì)和拉制微結(jié)構(gòu)光纖很有幫助,并且這種方法在設(shè)計(jì)不規(guī)則的微結(jié)構(gòu)光纖方面具有很好的優(yōu)勢(shì)。
獲獎(jiǎng)情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 作為二維光子晶體的一種應(yīng)用，光子晶體光纖表現(xiàn)出某些普通光纖所不具備的特性，在光通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，引起了人們極大的關(guān)注。1996年,在OFC(Optical Fiber Communications)會(huì)議上,英國(guó)Bath大學(xué)的J.C.Knight等人作了關(guān)于光子晶體光纖的報(bào)告,標(biāo)志著一種新型光纖的誕生，揭開了光纖發(fā)展歷史新的一頁。在此后近十年的時(shí)間里，更多的學(xué)者投身于該方向的研究，PCF所表現(xiàn)出的種種特性,簡(jiǎn)直讓人目不暇接,著實(shí)令學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界欣喜萬分，更加豐富了這類新型光纖的理論和實(shí)驗(yàn)資料。 如今，主要有兩大類數(shù)值方法研究光子晶體光纖，第一類是已有的用于分析光波導(dǎo)的通用的數(shù)值方法。這類方法由于具有通用性強(qiáng)、結(jié)果可靠等特點(diǎn)，很快被應(yīng)用于研究光子晶體光纖，其主要缺點(diǎn)是由于未考慮光子晶體光纖的特點(diǎn)，因而計(jì)算量較大，精度方面一般也稍差一些，但在不少場(chǎng)合也已經(jīng)夠用。第二類是專門針對(duì)光子晶體光纖或光子晶體提出來的新方法，這類方法針對(duì)性強(qiáng)，在計(jì)算方面有其優(yōu)勢(shì)，如平面波展開法在計(jì)算光子帶隙，周期孔包層模的有效折射率效果好、計(jì)算量??；多極法可以獲得很高精度的模式有效折射率和損耗值等。這類方法主要是針對(duì)光子晶體光纖的頻域特性的。在需要對(duì)光子晶體光纖進(jìn)行時(shí)域分析（如研究光子晶體光纖中的非線性現(xiàn)象、耦合問題）時(shí)，一般仍需要采用時(shí)域有限差分法或光束傳播法來進(jìn)行計(jì)算。 最近幾年以來，光子晶體光纖在制造技術(shù)上日益成熟，新結(jié)構(gòu)光纖的發(fā)展使我們對(duì)于傳統(tǒng)光纖概念的理解正在發(fā)生著改變，基于該技術(shù)原理的大規(guī)模應(yīng)用也逐漸開展起來。
